Il a été construit en 1258 par les religieux de l'abbaye royale Saint-Pierre de Jumièges sur un site dénommé "la Cour l'Abbée". Il est resté propriété de l'abbaye jusqu'à la révolution de 1789, année où il fut déclaré bien national et vendu. Ce « moulin de pierre » est un moulin à vent de type moulin-tour, bien connu au XVIIIe siècle par sa série de baux et de comptes de réparations. À partir des années 1860 son activité s’éteint et il tombe peu à peu en ruine. En 1970, il ne reste plus que sa tour en assise régulière de silex et calcaire. Il a été classé monument historique le 13 février 1979. En 1984 et 1985, il est restauré par l’établissement public du parc naturel régional de Brotonne : sa toiture, ses planchers et son mécanisme, y compris les ailes, sont reconstitués. Le moulin est aujourd’hui un musée et un atelier de meunerie.
La toiture en chaume du moulin (qui présente l'avantage d'être légère) est orientable de façon à mettre la voilure face au vent. Le moulin dispose de deux portes ce qui s'explique par le fait que l'une ou l'autre peut être condamnée à tout moment, les ailes tombant jusqu'au sol. Quant à la voilure, elle se déploie en fonction de la force du vent. Le mouvement des ailes entraine les meules par un jeu d'engrenages. Ces meules, d'environ 2m de large et 15cm de haut, servent à broyer le blé. Elles peuvent, selon le vent, moudre jusqu'à 200kg de blé par heure.
Il est l'un des moulins-tours actionnés par le vent parmi les plus anciens de France, et l'unique moulin à vent qui soit en état de fonctionner en Normandie. Par le passé, Hauville comptait au moins sept moulins (moulins de la Haule, de la Cauchure, de Thiberville...).
Une « Maison du Meunier » de style normand a été reconstituée à proximité du moulin en 1992. Elle abrite une exposition sur les moulins à vent en Normandie ainsi que la minoterie.